B類宏程序加工梯形螺紋的方法和技巧

一、B類宏程序在數(shù)控編程中的重要性

在數(shù)控車削加工中，普通軸類零件的輪廓形狀都可以利用G功能指令來完成加工。但異形曲線和大螺距螺紋大大增加了零件的加工難度，G指令編程不好實(shí)現(xiàn)這類零件的有效加工。例如梯形螺紋較之三角螺紋，螺距和牙型都大，而且精度高，牙型兩側(cè)表面粗糙度值較小，這樣梯形螺紋車削時(shí)，吃刀深、走刀快、切削余量大、切削抗力大，導(dǎo)致梯形螺紋的車削加工難度較大。與宏程序相比，一般程序的程序字為常量，一個(gè)程序只能描述一個(gè)幾何形狀，所以缺乏靈活性和適用性。而用戶宏程序本體中可以使用變量進(jìn)行編程，還可以用宏指令對(duì)這些變量進(jìn)行賦值、運(yùn)算等處理，從而可以使用宏程序執(zhí)行一些有規(guī)律變化的動(dòng)作。與A類宏程序相似，B類宏程序的變量也是由“＃”符號(hào)和1至3位數(shù)字構(gòu)成；但B類宏程序的數(shù)學(xué)運(yùn)算可直接用數(shù)學(xué)符號(hào)完成，而不需采用G65語句，有效地提高了零件的編程靈活性和加工效率。因此，使用B類宏程序加工有梯形螺紋的零件，對(duì)提高數(shù)控編程的效率是非常重要的。

二、球頭梯形螺紋零件加工工藝分析

1.球頭梯形螺紋零件分析

如圖1所示，球頭梯形螺紋軸由球面、曲面、退刀槽和梯形螺紋構(gòu)成，其螺距為6mm，加工精度要求較高，球面和曲面加工簡(jiǎn)單。在FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床上加工時(shí)，利用G73復(fù)合固定循環(huán)就可以進(jìn)行有效加工，但由于梯形螺紋螺距較大和加工精度較高，致使梯形螺紋車削時(shí)，吃刀深、切削余量大、切削抗力大，

車削加工難度較大。利用普通G功能指令無法高質(zhì)量、有效地完成該零件的加工，需利用B類宏程序進(jìn)行切削加工。

2．計(jì)算相關(guān)尺寸，并查表確定公差

該零件上梯形外螺紋為Tr36×6，螺距為6mm，公制梯形螺紋的牙型角為30°，梯形螺紋的牙型如圖2所示，各基本尺寸計(jì)算結(jié)果如下：

大徑

中徑d2=d-0.5P=36-3=33，查表確定其公差，故；

牙高h(yuǎn)3=0.5P+ ac=3.5；

小徑d3=d-2 h3=29，查表確定其公差，故；

牙頂寬f=0.366P=2.196；

牙底寬W=0.366P-0.536ac =2.196-0.268=1.928

螺紋中經(jīng)三針測(cè)量法測(cè)量，如圖3所示，用3.1mm的測(cè)量棒測(cè)量中徑，則測(cè)量尺寸為M=d2+4.864dD-1.866P=32.88，根據(jù)中徑公差確定公差，則(其中dD表示測(cè)量用量針的直徑，P表示螺距)。

三、梯形螺紋切削加工方法

常用的梯形螺紋加工方法有直進(jìn)法、斜進(jìn)法、左右切削法、車直槽法、分層法等等。由于該零件的螺距和牙型都大，而且精度高，牙型兩側(cè)面表面粗糙度值較小，致使梯形螺紋車削時(shí)，吃刀深、切削余量大、切削抗力大。采用前述五種加工方法進(jìn)行切削加工時(shí)，容易產(chǎn)生“扎刀”和“爆刀”現(xiàn)象。而利用B類宏程序進(jìn)行分層切削加工，可以很好地解決“扎刀”和“爆刀”問題，如圖4所示。

用分層法車削梯形螺紋，實(shí)際上是綜合應(yīng)用了直進(jìn)法和左右切削法。在車削較大螺距的梯形螺紋時(shí)，分層法通常不是一次性就把梯形槽切削出來，而是把牙槽分成若干層，轉(zhuǎn)化成若干個(gè)較淺的梯形槽來進(jìn)行切削，每層深度根據(jù)實(shí)際情況而定，從而可以降低車削難度。每一層的切削都采用左右交替車削的方法，背吃刀量很小，刀具只需沿左右牙型線切削，梯形螺紋車刀始終只有一個(gè)側(cè)刃參加切削，從而使排屑比較順利，刀尖的受力和受熱情況有所改善，因此能加工出較高質(zhì)量的梯形螺紋，且該工藝容易掌握、程序簡(jiǎn)短。

四、巧用B類宏程序編制梯形螺紋

1.編程分析

用宏程序編程時(shí)，變量的設(shè)置是關(guān)鍵，一是要變量盡可能少，避免影響數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算速度；二是便于構(gòu)成循環(huán)。經(jīng)過分析，該零件程序中要有4個(gè)變量，#101為螺紋公稱直徑，#102為右邊借刀量，初始值為0，#103為左邊借刀量，初始值為-1.876，#104為每層吃刀深度，初始值為0.2。該零件中編程的關(guān)鍵技術(shù)是要利用B類宏程序?qū)崿F(xiàn)分層切削，利用G92螺紋加工循環(huán)指令功能，左右移刀切削，只需將切削的起點(diǎn)相應(yīng)移動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的有效加工。

2.參考程序

O0001；

N05 G0 G40 G97 G99；程序初始化

N10 T0101 M03 S300；換梯形螺紋刀，主軸轉(zhuǎn)速300r/min

N15 G00 X37 Z5；快速走到起刀點(diǎn)

N20 M08；開冷卻

N25 #101=36；螺紋公稱直徑

N30 #102=0；右邊借刀量初始值

N35 #103=-1.876；左邊借刀量初始值(tg15x3.5x2)

N40 #104=0.2；每次吃刀深度，初始值

N45 IF [#101 LT 29] GOTO 105；加工到小徑尺寸循環(huán)結(jié)束

N50 G0 Z[5+#102] ；快速走到右邊加工起刀點(diǎn)

N55 G92 X[#101] Z-41 F6；右邊加工一刀

N60G0 Z[5+#103] ；快速走到左邊加工起刀點(diǎn)

N65 G92 X[#101] Z-41 F6；左邊加工一刀

N70 #101=#101-#104；改變螺紋加工直徑

N75 #102=#102-0.134*#104；計(jì)算因改變切深后右邊借刀量(tg15/2=0.134)

N80 #103=#103+0.134*#104；計(jì)算因改變切深后左邊借刀量(tg15/2=0.134)

N85 IF[#101 LT 34] THEN #104=0.15；小于34時(shí)每次吃刀深度為0.15

N90 IF[#101 LT 32] THEN #104=0.1；小于32時(shí)每次吃刀深度為0.10

N95 IF[#101 LT 30] THEN #104=0.05；小于30時(shí)每次吃刀深度為0.05

N100 GOTO 45；返回第45程序段

N105 G92 X29 Z-41 F6；在底徑處精加工兩刀

N110 G92 X29 Z-41 F6；

N115 G00 X100 Z100 M05；主軸停刀架快速退回，

N120 M09；關(guān)閉冷卻

N125 M30；程序結(jié)束

五、結(jié)論

用B類宏程序加工復(fù)雜零件，有效地利用了宏變量、數(shù)學(xué)關(guān)系的表達(dá)、加工刀具的選擇、走刀方式的取舍等知識(shí)，應(yīng)用了大量的編程技巧，是解決復(fù)雜零件的加工難題或者避免繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算的好方法，可以有效地提高零件加工生產(chǎn)效率。雖然目前CAD/CAM編程系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)很普遍，但由于宏程序具有靈活、高效、快捷等特點(diǎn)，特別是對(duì)異形和復(fù)雜零件的切削加工來說，宏程序知識(shí)依然是相當(dāng)重要的。

（作者單位：廣東省中山市技師學(xué)院）